第一章绪论
自改革开放以来，随着我国国民经济的迅速发展，社会对电力的需求
可谓突飞猛进，而电力生产的主要工具是汽轮机，因而汽轮机的相关技术也就成为电力工业的核心技术之一。汽轮机叶片是汽轮机的关键零件，它起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用，汽轮机性能的优劣和效率的高低，很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。因此，对汽轮机叶片制造技术的研究具有重要的战略意义和广阔的产业化前景。
本论文针对汽轮机叶片形状、材质特点以及加工精度要求，应用先进
的数控技术和砂带高效磨削的特点，在对汽轮机叶片砂带磨削工艺和磨削运动分析研究的基础上，进行了汽轮机叶片数。控砂带磨床的总体结构设计，对主要机械部件利用有限元分析软件进行了结构受力分析和优化，进行了机床控制系统设计、安装和调试，最终完成了汽轮机叶片数控砂带磨床样机的研制，并进行了相关磨削性能试验，对所确定的叶片砂带磨削工艺、机床结构和控制系统的功能进行了验证和改进。
第二章汽轮机叶片砂带磨削工艺性研究
砂带磨削是一种古老而又新兴的高效磨削工艺，由于其独特的磨削
性能，近二一三十年来在国内外己被得到广泛应用，特别是在难加工
以及复杂型面的加工方面，其优势尤为明显阳3。为了进行叶片数控砂
床设计需要，本章在对砂带磨削特点分析的基础上，首先对叶片砂带
工艺进行了的研究。
砂带磨削特点及其应用阳叫卯
．1砂带磨削特点
砂带是一种将磨料粘结在带状柔性基体上的涂附磨具，而砂带磨削
一种高效、经济、应用广泛的磨削工艺，有“万能磨削”之称。与砂
削相比，砂带磨削具有如下的特点：
1)磨削效率高由于砂带磨削在工件磨削区同时投入磨削的磨粒多
利，故砂带磨削的材料磨除率远远高于砂轮，它是砂轮磨削效率的
倍，能与车、铣切削效率相当。
2)磨削烧伤小由于砂带采用静电植砂，故磨粒之间存在空隙且磨
空气接触时间较长，易于磨削热的扩散，所以磨削温度较低，这对工
面磨削烧伤现象大大降少。因而，砂带磨削又被称之为冷态磨削。
3)磨削质量好由于砂带具有柔软性且磨削速度稳定，易实现高速
性加工。实践表明，砂带磨削的加工精度达到、表面质量优于砂轮磨平，故砂带磨削又被称之为弹性磨削。
)磨削适应性强砂带磨削钝化了就进行更换，其磨削过程中不象
削需要修整，所以砂带磨床结构简单、适应性强、操作辅助时间少。
于砂带柔曲性好，适用于各种材料、各种不同形状零件以及异形复杂
的磨削加工。
5)磨削加工成本低砂带磨削设备以及砂带自身的制造成本均较低，
砂带磨削加工成本也较低。
2．1．2 砂带磨削应用
在过去的二、三年内，随着国民经济的快速发展，人们对制造业产
品的加工质量、生产效率以及劳动环境提出了越来越高的要求。由于砂带磨削具有自身卓越的特点，导致砂带磨削得到越来越广泛的应用，它不仅用于粗磨．、精磨、抛光等常规的磨削加工，还被用于去毛刺、无心磨、成形磨等等一些特殊的磨削加工工艺。
在现代工业化生产中，砂带磨削技术已被当作与砂轮磨削具有同等重
要的一种不可缺少的加工工艺方法。随着砂带制造技术水平的提高以及新的高强度磨料的出现，砂带磨削效率、磨削精度和使用寿命都得到了显著的提高，而随着数控技术的迅猛发展与应用，又使这种多刀多刃连续切削的砂带磨削技术如虎添翼，目前砂带磨床的应用范围不仅遍及各行各业，而且可以对几乎所有材料进行磨削加工，包括难加工材料和复杂型面的加工，从而使砂带磨削进入了一个新的发展阶段。．
在工业发达国家，砂带磨削的应用已十分普遍，各种高精度、高效率
和高自动化程度的砂带磨床被广泛应用于航天、航空、舰船、汽车、冶金、化工及能源设备等行业，并成为国际上名牌机床公司竞争的一个领域。目前，一些工业发达国家的砂带磨床拥有量己逐步接近砂轮磨床数量，如美国、日本、德国、俄罗斯等国家早已采用先进的数控砂带磨削技术进行磨削加工，大大地提高了磨削加工质量和效率。
目前，国内外都非常重视砂带磨削的基础理论研究和应用研究，并出
现了一些新的发展方向，如电解复合砂带磨削、机器人砂带磨削、超声砂带磨削以及电镀金刚石金属带砂带磨削等，使砂带磨削技术继续不断地向新的方向发展，充分显示了砂带磨削在未来制造业中的强大生命力。
2．2 汽轮机叶片砂带磨削工艺分析与设计
叶片是汽轮机上数量最多的零件，一台汽轮机叶片的数量可达3000
片左右，其制造工作量占整台汽轮机制造工作量的25—40％。由于叶片型面多是复杂的空间自由曲面，所以叶片一直是汽轮机中最难加工的零件之一，叶片型面的加工质量直接影响汽轮机整机的工作性能。
叶片的传统加工多用铣削加手工抛磨来完成，其中有近40％加工工作
量是由熟练操作工在抛光机上用手工完成。在叶片手工抛磨过程中每抛磨一次都要经过一次样板透光检查，对工人的技术要求较高，劳动强度较大。因此，改进叶片加工工艺，运用数控加工原理，研制叶片数控砂带磨
床，实现叶片型面磨削自动化，以提高叶片加工精度及加工效率，降低叶片生产成本，已成为叶片加工装备制造业的努力方向。
要实现对叶片进行数控砂带磨削，首先必须对叶片砂带磨削工艺进行
分析，包括磨削方式、砂带与工件的接触形式、磨削工艺参数、砂带及磨料的选用等。
2．2．1砂带磨削方式的选择阳叫"
如图2—1所示，砂带磨削通常有开式砂带磨削和闭式砂带磨削两种
不同磨削方法。
1)开式磨削(图2一l a) 将砂带两端分别缠绕在两个驱动轮上，两
驱动轮交替驱动砂带作双向往复缓慢的磨削运动。砂带通过接触轮并以一定压力与工件被加工面接触，工件作高速回转运动，磨头或工作台作纵向及横向进给，从而实现对工件的磨削。
由于砂带在磨削过程中作连续缓慢的移动，切削区域不断出现新砂
粒，所以磨削质量高且稳定，磨削一致性好，但磨削效率不如闭式砂带磨削，多用于精密或超精密磨削加工。
2)闭式磨削(图2一lb) 采用有接头或无接头的环形砂带，通过张
紧轮张紧，由主动轮高速旋转带动砂带作单向的磨削运动，同时工件回转，磨头或工作台作纵向及横向进给运动，从而实现对工件的磨削。
闭式砂带磨削效率较高，但是噪声大、易发热，可用于粗加工、半精
加工和精加工，其磨削精度不如开式磨削。
考虑叶片的结构形状，在磨削过程中无法作高速旋转运动，只有靠高
的砂带运动来实现叶片的磨削。’所以，本文采用闭式砂带磨削方式来对
片进行加工。
．2．2砂带与工件接触方式的确定凹。1¨
按砂带与工件接触方式来分，砂带磨削也可分为接触轮式、压磨板
轮)式和自由式几种类型。
1)接触轮式砂带磨削如图2—2所示，磨削过程中通过一接触轮使
件与砂带接触，产生磨削压力。这种方式结构简单，应用较广，适用于面、外圆、圆孔以及成形面的加工。
2)压磨板(轮)式砂带磨削如图2—3所示，磨削过程是通过支承
板(轮)来对工件起着加压作用。这种磨削接触方式一般多用于平面、内
孔或外圆加工。
3)自由式砂带磨削如图2—4所示，这种方式不用接触轮或压磨板(轮)，工件直接与柔性的砂带接触，多用于各种内外成形表面的磨削加工。
由于被加工叶片型面是扭曲的空间自由曲面，磨削时须通过一定大小
接触轮将砂带压向叶片表面，形成磨削压力，以完成叶片型面的磨削。此，本文选择了接触轮式砂带磨削方式来对叶片进行磨削。
为了不产生磨削干涉，接触轮半径的选择应小于或等于叶片型面的最
曲率半径。但接触轮半径也不能太小，否则会降低砂带的使用寿命。．2。3叶片砂带磨削走刀方式分析n¨
如图2—5所示，叶片砂带磨削可采用纵向行距法和横向行距法两种
同的走刀方法。
1)纵向行距法这种走刀方式是使砂带沿着叶片轴线方向走刀，近
于直线加工，磨削效率较高，但型面加工质量较差，一般用于直叶片或扭曲叶片的粗加工。
2)横向行距法该走刀方式是砂带沿垂直于叶片轴线的横向截面型
线走刀，砂带每沿叶片截面型线磨削一周，沿轴线方向移动一个行距再磨削下一条横向截面线。这种磨削走刀方式效率相对较低，但可得到较好的表面粗糙度，常用于叶片的半精磨或精磨。
2．2．4砂带磨削工艺参数分析np2列
砂带磨削用量选择合理与否，直接影响到工件的磨削精度和磨削效
率。因而，须根据被磨削工件的材质和结构形状要求，选择合理的磨削工
艺参数，以达到理想的磨削效果。此外，汽轮机叶片砂带磨削的工艺参数
确定也为砂带磨床的机械结构设计提供设计依据。
1)砂带线速度砂带磨削的线速度越高，其磨削效率越高。在选择
磨削砂带线速度时，应尽可能选择较高的砂带线速度。但需综合考虑被磨
削工件材料、磨削工艺要求以及砂带所能承受的负荷等因素。磨削韧性材
料或难加工材料时，砂带线速度应比磨削普通材料的线速度要小一些。粗
磨时磨削负荷较大，砂带的线速度要低一些；而精磨时，可选择较高的线
速度。通常，粗磨时砂带线速度一般为12～20m／s；而精磨时为25～
30m／s‘1㈣引。
2)工件速度工件速度的增加可提高磨削量、减少表面烧伤，但会
增6m／mi n范围内，而精磨时可选择小一点¨¨”1。
3)磨削深度磨削深度增大会提高砂带磨削的效率，但会降低磨削
精度和砂带寿命。通常，粗磨时磨削深度一般控制在0．05～O．1 Omm范围内；精磨时为0．01～0．05mm¨玑∞3。
4)接触压力接触压力直接影响磨削效率和砂带寿命，可根据工件
材料、所用砂带、磨削余量和表面粗糙度要求来选择合适的接触压力，一
般取50～300N…·Ⅲ。
根据汽轮机叶片结构形状以及自身材质等特点，确定如下的叶片砂带
磨削工艺参数供叶片砂带磨床设计时参考：
砂带线速度15～30m／s；
工件速度0～6m／min；
磨削深度O～0．20mm；
最大磨削接触压力400N。
2．2．5砂带及其磨料的选用…叫41
1)砂带基体砂带的基体材料有布基、纸基、聚氨酯胶带等不同种
类。布基砂带强度较高，可以用于高效大面积磨削。因而，本文选择布基
砂带用于叶片的磨削。
2)砂带粘结剂砂带的粘结剂有树脂、皮胶等。树脂粘结剂砂带耐
水，粘结强度高，一般用于复杂型面的难加工材料磨削；而皮胶粘结剂
砂带一般用于木材、有色金属、塑料以及电木等制品的磨削。
3)砂带磨料与粒度同砂轮一样，砂带也可采用不同的磨料、粒度，
砂带的磨料类型有氧化铝、刚玉、CBN、碳化硅、金刚石等，不锈钢材料
的磨削一般选用单晶刚玉或微晶刚玉磨料的砂带；一般粗磨选用为80～
40粒度的砂带，而精磨则选用1 20～80粒度的砂带。
4)砂带的张力砂带磨削时，其张力越大，砂粒固定的刚性越好，
砂带磨削效率就越高，砂带使用寿命越长。所以，在砂带强度允许的条件
下，砂带张得越紧越好，以提高砂带的磨削性能。
5)砂带尺寸砂带宽度直接影响磨削的效率，其宽度愈大，则磨削
效率愈高。但汽轮机叶片一般为扭曲叶片，砂带愈宽磨削干涉的可能性将大工件表面粗糙度，降低砂带的寿命。一般粗磨时工件速度在2～
会愈大，从而影响磨削精度。为此，本文根据待加工叶片形状和大小的不
同，将砂带宽度限制在1 0～40mm范围之间。砂带的长度在机床空间所允
许的范围内愈长愈好，以减少砂带频繁更换时间。
总而言之，砂带的类型及其参数应根据被磨削对象并考虑经济性要求
进行选择。由于本课题研究所涉及的加工对象是汽轮机叶片，且叶片多为
1Crl 3、2Crl 3、24CrMoV等不锈钢材料，因而所选用的砂带为树脂粘接剂
的布基砂带，砂带的磨料可为白刚玉或碳化硅，砂带的粒度视磨削工艺而
定，对于粗磨，砂带粒度通常为80～50，精磨为120～80。
2．3本章小结
本章介绍了砂带磨削特点及其应用现状，根据汽轮机叶片形状、材质
特点和磨削的工艺要求，研究确定了叶片砂带磨削方式，分析了叶片砂带
磨削工艺参数，选择了砂带类型、尺寸参数及其磨料，为数控砂带磨床机
械结构设计提供了设计依据。
第三章汽轮机叶片砂带磨床结构设计
机床的功能就是通过机床构件在工件和刀具之间作一系列的运动并
成，以加工出所需形状和精度要求的工件，所以，机械加工运动的分解
合成是机床设计的基本步骤。本章将在对叶片砂带磨削运动分析的基础
，进行汽轮机叶片数控砂带磨床的机械结构设计，并对磨头这～关键部
进行力学性能有限元分析和振动模态分析。
．1汽轮机叶片数控砂带磨床运动学分析
．1．1叶片砂带磨削运动的确定
本课题所设计的砂带磨床是以汽轮机扭曲叶片型面为加工对象，通过
带对叶片的包络扫描完成叶片型面的加工。而砂带是通过柱形接触轮对
施加一定作用力，以实现砂带对工件的磨削加工。因而，叶片的砂带磨
实际上可视为一把圆柱状刀具对叶片曲面进行扫描切削成形的过程。
蓝面加工一般需要X：Y、Z、A、B、C六根控制轴，本课题通过对叶
形状特点的分析，确定叶片的砂带磨削所需要的磨削运动为：①刀具沿
片径向的进给运动；②沿叶片轴线方向的进绐运动；⑧叶片绕自身轴线
旋转运动；④刀具随磨削点法线方向变化的转动。因此，可以确定本机
不需要沿坐标Y方向的运动。
磨削刀具随磨削点法线方向变化的转动可保证刀具在曲面磨削点法
方向进行磨削，能有效地改善刀具磨削干涉，提高磨削精度。叶片型面
磨削点法线为一条条空间直线，刀具要随其转动，除了叶片自身的旋转
动之外，还需要有刀具在水平面内绕Y轴的回转摆动(B轴)以及刀具
垂直平面内绕x轴的回转摆动(A轴)。考虑到汽轮机叶片一般扭曲度较
，因而可省略刀具在垂直平面内绕X轴的回转摆动，通过控制砂带的宽
和优化磨削参数，仍可保证叶片型面的磨削精度要求。因此，本文所研
的汽轮机叶片数控砂带磨床可通过刀具沿叶片径向进给运动(X轴)、沿
片轴线进给运动(Z轴)、叶片旋转运动(C轴)、刀具在水平面内的摆
(B轴)以及砂带磨头的驱动，五轴四联动来实现对叶片的加工，如图
3．1．2 叶片砂带磨床的结构配置
机床结构的配置直接影响机床的刚度和加工精度，而机床结构配置又
是由机床运动控制轴数量和特点所决定的。根据所确定的机床控制轴以及
运动关系要求，可得到机床所有可能的结构配置方案。
对于所研制的叶片砂带磨床而言，要求有X、Z、B、C等四个轴运动
部件和床身(0)，机床的这五个组成部分相互间的不同组合，可构成5 1=1 20 种不同的机床结构配置形式比41。然而，实际的叶片磨床受到如下的结构限制和约束：
(1)若从工件叶片到磨削刀具来对机床部件进行排列，回转运动轴
C应为第一个运动部件；
(2)两个移动运动轴X、Z之一必须与机床床身0相联；．
(3)回转运动轴不应夹于两移动控制轴X、Z以及床身O之间。
鉴于上述约束，叶片砂带磨床仅可取如表3一l所示的12种结构配置
形式：
其中以COZXB、CZOXB、CZXOB三种结构配置形式最为典型，其结构示意图如图3—2所示。根据现有条件，我们选用COZXB结构配置方案作为本课题所研制的叶片数控砂带磨床的结构配置。
3．1．3 叶片砂带磨削运动模型的建立汹3
由于机床运动可以看成由工件到刀具的若干运动的合成，该运动合成
可用代码K表示。所以，可以用式(3一1)表示机床各运动合成的关系：K=K％…．o…．KⅣ-l峨(3—1)
该运动关系模型也可用图3—3表示。
汽轮机叶片数控砂带磨床的磨削加工过程也可用如图3—4所示的一
开环运动控铂链表示。这条运动控制链包含有c轴回转运动、z轴和x 直线运动以及B轴回转运动4个运动节点组成，每个运动节点连接着机两个组成部件。提供这条运动控制链，可建立叶片砂带磨削的运动学模。
若将机床任意两相邻部件间运动用运动转换矩阵砑表示，其上标尸为
标轴(C、Z、x、B)，下标p为移动距离或转角，设n为刀位矢量，则
于所选定的COZXB配置形式的叶片磨床运动学方程可表示为：
3．2砂带磨床总体结构设计心7‘3¨
通过调研了解到，叶片生产企业对所研制的叶片砂带磨床有如下的要
求：①叶片的磨削精度满足叶片的设计要求；②机床磨削效率高于2～3
人的手工打磨效率；③设备成本尽可能低，每台售价在30万元以下。
本着这样的目的和方向，决定叶片砂带磨床的总体结构采用车床结构
形式，如图3—5所示：在机床的小拖板上安装有一个机动回转工作台，
该回转工作台由伺服电机驱动，完成B轴的回转摆动，以保证磨头在磨削时沿叶片型面法线方向摆动；在回转工作台上固定一只专用砂带磨头，磨头上装有一只普通三相交流异步电机经变频调速驱动砂带作高速回转运动；机床的大拖板和小拖板各由一只交流伺服电机经滚珠丝杠驱动，分别完成Z轴方向和X轴方向的平移运动，以实现磨头沿叶片轴向和径向的进给运动；机床主轴由伺服电机驱动，通过同步带轮和专用夹具与叶片相连，
完成叶片绕自身轴线的旋转运动。由此，构成一台经济实用的叶片数控砂
带磨床。
轮及安装于带轮上的专用夹具进行驱动；机床尾座是经重新设计的加强型
气动尾座，气缸通过尾座顶尖顶紧工件；加大了机床导轨的宽度，并将“山”字形导轨从前导轨改为后导轨。因此，机床的刚度得到了大大的提高，满
足了叶片磨削对机床刚度的要求。
本机床加工对象为形状复杂的汽轮机叶片，为方便叶片的装夹，须根
据不同的叶片形状设计合适的专用夹具。如图3—6，所设计的叶片磨削夹
具是通过大头法兰盘安装于同步带轮端面，并随之一起旋转。叶片毛坯尾
部的方柄插入夹具小头的方孑L内，由互相垂直的两定位面进行定位，通过
螺栓将叶片夹紧，再以机床尾部
顶尖顶紧，完成叶片的装夹。
3。3 砂带磨头的结构设计
3．3．1磨头整体结构阳2。36
3
砂带磨头是汽轮机叶片数控砂带磨床的关键部件之一，直接关系到机
床研制工作的成败。由于磨头安装于回转工作台上，为了减轻回转工作台的负荷，须尽量减轻磨头的重量。所以，磨头结构采取支架式结构，通过底面安装于回转台上，如图3—7所示。磨头电机通过一对皮带轮副带动
砂带主动轮旋转，砂带主动轮驱动砂带高速运动，砂带接触轮支撑着砂带与工件接触，以实现叶片磨削作业。
在进行磨头结构设计时，整个磨头重心应尽可能落在磨头安装面上，
以提高磨头工作的稳定性。磨头的砂带驱动电机安装于支架中心位置，主动轮、接触轮和张紧轮分别安装于三个外伸的臂上，由于所研制的叶片砂带磨床选用了闭式砂带磨削，所以在结构允许的情况下，主动轮、接触轮和张紧轮之间的距离应尽可能拉大，以保证砂带具有一定的长度，可延长砂带使用周期，避免砂带频繁地更换，减少辅助工作时间，从而提高工作效率。
3．3．2 砂带、皮带张紧装置的设计
无论是皮带还是砂带均为柔性基体，在机床工作过程中由于张力作用
其长度会产生变化，为此应设置皮带和砂带的张紧机构。本磨头是通过安装主动轮的悬臂摆杆角度的调节来实现对三角皮带的张紧；砂带自与张紧是通过安装张紧轮的偏心轴调节来实现。
3．3．3主动轮、接触轮结构的设计 (511)
为了钫止砂带在高速运转中产生跑偏而影响磨削可靠性，主动轮做成
鼓形，并在外缘包覆有橡胶，如图3—8所示。这种软质表面带轮对砂带
的拉动作用较好，可防止磨削时砂带打滑，鼓形外缘可以防止砂带跑偏；
在接触轮表面开一定角度的斜槽并填充耐油橡胶，可改善砂带的切削性能，提高磨削效率，如图3—9所示，这种软质表面的接触轮还可获得较
好的磨削表面粗糙度，改善磨削效
果。砂带磨床一次设计成功，保证机床精确、可靠地运行，满足机床工作时的强度、刚度和运动协调性要求，本文在机床机械结构设计完成后，运用有
限元分析方法对机床关键结构件进行了力学性能分析。
3．4．1有限元分析方法基本原理
随着计算机及其应用技术的进步和发展，复杂的工程问题可以采用离
散化的数值模型得到满足工程要求的数值解。目前，有限元数值模拟方法
在工程领域得到广泛的应用，并成为各类工业产品设计和性能分析的有效
手段和工具¨71。
有限元分析方法是一种数值计算方法，早在上世纪50年代初随着计
算机的发展而应运而生，并日益得到了广泛应用¨0|。现在，有限单元法的
应用己由弹性力学平面问题扩展到空间问题、板壳问题，由静力平衡问题
扩展到稳定性问题、动力问题和波动问题，分析对象由弹性材料扩展到塑
性、粘弹性、粘塑性和复合材料等。有限元分析技术虽较成熟，但对其研
究依然方兴未艾∞8·3引。
有限元法的基本思想是将连续的区域离散化为一组有限个、且按一定
方式互相联系在一起的单元组合体，将整个集合体看作是由这有限个力学
单元相互联接而成的等效集合体。各单元方程“组集”在一起而形成总体
方程组，在计入边界条件后，即可对方程组求解。单元划分越细，计算结
果就越精确。形状，因此可以模型化几何形状复杂的求解域。但进行有限单元离散后，
单元与单元间只通过节点相联系，所有的力和位移都通过节点进行计算。
对每个单元，选取适当的插值函数，使得该函数在子域内部、子域分界面
(内部边界)以及子域与外界分界面(外部边界)都满足一定的条件。然
后把所有单元的方程组合起来，就得到了整个结构的方程。求解该方程，
就可以得到所需的近似解HL 423。，
1、线弹性体静力学问题的有限元求解
线弹性体的静力分析问题是整个结构有限元分析的基础，主要由以下
分析步骤：
(1)求解域离散化
也就是将要分析的结构分割成有限个单元体，在单元体的指定位置设
置节点，使相邻单元的有关参数具有一定的连续性，并把弹性体边界的约
束用位于弹性体边界上节点的约束去代替。这样，就用有限个单元体代替
了原有结构。
(2)单元分析
即用弹性力学理论研究单元的性质，从建立单元位移模式入手，导出
计算单元的应变、应力、单元刚度矩阵和单元等效节点载荷向量的计算公
式，建立单元节点力与节点位移之间的关系，单元分析又分为下列几步：
④建立单元位移模式
为了能用节点位移来表示单元内任何一点的位移、应力和应变，首先
假定单元内任意一点的位移是单元节点坐标的某种函数，称之为位移函
数，即：
式中：纱}r一一单元内任
一点的位移列阵；p)。一一单元的节点位移列阵；
IⅣl一一单元位移模式矩阵，即形状函数矩阵。
②单元应变分析
利用弹性力学的几何方程，可以导出用节点位移表示的单元应变：
式中：扛}
一一单元内任一点的应变列阵；陋卜一单元应变矩阵，陋】
为微分算子。由于单元能按不同的方式进行组合，且单元本身又有不同的
③单元应力分析
利用物理方程，可以导出应力与节点位移关系式：
式中：p}一一单元内任一点的应力列
阵；【D】一一与单元有关的
④单元刚度矩阵与单元平衡方程
)
式中：IKl8一一单元刚度矩阵；v。一一单元体积。
利用最小势能原理，可导出单元平衡方程
式中：{，}P一一等效节点力。
(3)整体分析
在单元分析的基础上建立系统总势能计算公式。首先应用最小势能原
理建立有限元基本方程，引入位移边界条件，然后求解弹性体的有限元方
程，解出全部节点位移，最后逐个计算单元的应力，其中包括：
①建立整体有限元方程
这一过程包括两个方面的内容：一是将各个单元的刚度矩阵，集成系
统整体刚度矩阵；二是将作用于各单元的等效节点力列阵，组成总的载荷
列阵。有限元基本方程为：
式中：。为总刚度矩阵。
②引入边界条件，求解未知节点位移和单元应力
利用式(3—11)求解出未知位移，再利用式(3—8)可计算各单元
的应力，并加以整理求得所要求的结果。。
在实际工作中，上述有限元分析只是在计算机软件处理中的步骤，要
完成工程分析，还需要更多的前处理和后处理，完整的有限元分析流程如
图3—1 O所示。
2、模态分析问题的有限元求解
根据振动理论，多自由度系统以某个固有频率振动时所呈现出的振动
形态称为模态，此时系统各点位移存在～定的比例关系，称为固有振型n
3
3。
不论何种阻尼情况，机械结构上各点对外力的响应都可以表示成由固有频
率、阻尼比和振型等模态参数组成的各阶振型模态的叠加。模态分析的核
心内容是确定描述结构系统动态特性的参数。对于一个N自由度线性系统，
其运动微分方程为¨扎倒：上式中M是质量矩阵，K是刚度矩阵，X是位移向量，F(t)是作用力向量，
t为时间参数。
在求结构的固有频率及固有振型时，阻尼对它们的影响不大，可略去，
此时，无阻尼自由振动运动方程为：
若结构作简谐运动，则各结点位移表示成为彳=①P一胁，代入式(3一
得：由于自由振动中各节点振幅不全为零，所以式(5一14)中的系数行列
必须等于零，由此得到结构的频率方程为：
这是一个广义特征值问题。若[K]、[M]为n阶，则将有n个不同的角频率
缈。对每一个固有频率，可由(3—1 4)式确定一组振幅值①，它们所构成
的向量在工程上通常被称为结构的振型。
3．4．2 有限元分析软件ANSYS简介
当前，流行的有限元分析软件较多，其中ANSYS是应用较为广泛的有
限元分析软件之一，它是美国ANSYS公司开发的融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，被广泛应用于核工业、铁道、石
油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木
工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等一般工业和科学
研究领域。该软件提供了一个不断改进的功能清单，包括结构强度非线性
分析、电磁分析、计算流体动力分析、设计优化、接触分析、自适应网格
划分、大应变／有限转动以及宏命令扩展等功能。ANSYS软件的菜单系统使用户能够通过对话框、下拉式菜单和子菜单进行数的据输入和功能的选
择，方便了用户操作。在产品设计中，用户可以使用ANSYS有限元软件对
产品性能进行仿真分析，从而可以发现产品问题，降低设计成本，缩短设
计周期，提高设计的成功率拍0。。
ANSYS有限元分析软件能与如PR0／E、UG、CA TIA等大多数CAD软件系
统实现数据共享与交换软件H引。
ANSYS软件的主要技术特点有n 7|：
1)能实现多场藕合分析功能。用户不但可用其进行诸如结构、热、
流体流动、电磁场等研究，还可以进行它们之间的相互影响研究。
2)具有强大的非线性分析功能。
3)能支持从微机、工作站到巨型机的所有硬件平台，以及平台之间
的并行计算。
4)兼容大多数CAD软件的图形格式并有数据接口。应用ANSYS提供
的数据接口，可精确地将在CAD系统下生成的几何数据传入ANSYS中，从
而减少建模时间。
5)具有方便的二次开发功能。应用宏、参数设计语言、用户可编程
特性、用户自定义界面语言、外部命令等功能，可以开发适合自己特点的
应用程序。
3．4．3 砂带磨头支架零件的有限元静力分析
磨头是叶片砂带磨床的关键部件之一，其磨头支架又是砂带磨头的基
础零件。由于结构设计的需要，磨头支架为一个形状不规则的铸铁件，承
受有拉、压、弯曲、扭转、剪切等各种形式的载荷，因此对其进行常规的
强度、刚度分析的难度较大。利用有限元法可以方便地计算出支架的应力
和应变分布，并以之作为指导改进磨头设计的依据，使其结构趋于合理。
1、磨头支架有限元计算模型的建立¨7
3
(1)磨头支架几何模型的建立
由于磨头支架形状复杂，在ANSYS内部建模很不方便，可以将已有
的用Pro／E建立的磨头支架三维实体模型导入到ANSYS系统，作为ANSYS 软件进行有限元分析的几何模型。
为了避免由于有限元网格的尺寸大小相差悬殊而影响有限元单元质
量和计算精度，可先对磨头支架上一些不影响机械性能的结构以及局部圆
角、倒角等作了必要的简化，然后将简化了的磨头支架三维模型作为有限
元分析模型。
(2，单元的选择与划分
为了方便用户建模需要，ANSYS有限元软件提供了多种单元类型，
如何选取恰当的单元类型是有限元分析的一项关键技术。在选择单元时，
要以全面反映结构的力学特性为前提，同时尽可能选择简单的单元，以节
约计算时间。
从有限元理论可知，对于复杂的机械结构以三维实体单元来描述更能
反映结构的实际状况。有限元分析常用的三维实体单元有两种，即六面体
单元和四面体单元。由于六面体单元在单元划分时要求结构比较规则，对
于复杂零件用六面体网格进行自动划分时十分困难，而用四面体单元分析
三维结构，单元划分很灵活，可以逼近较复杂的几何形状，并且各种软件
的四面体网格自动划分功能己相当成熟¨8|。本文在计算时选用ANSYS 1 O 中的Solid92单元进行网格划分。该单元为四面体10节点三维实体线性
单元，每个节点具有三个自由度，该单元的结构形状如图3—1l所示。
由于磨头支架零件的形状很不规则，因此采用了自适应智能网格划分
和手工划分相结合的方法。先用软件系统的自适应智能网格划分功能对零
件进行整体智能网格划分，然后在此基础上进行局部细化，以提高计算精
度。图3一12为磨头支架网格划分图，共有l 03 1 74个节点，66925个单元。
(3)施加载荷及边界条件
磨头支架的载荷主要是磨头电机的重力、叶片磨削作用的径向、轴向和切向磨削力，将这几个载荷加载并进行必要的简化，得到各力的方向、
大小及作用点，如图3—1 3所示。边界条件为作用于磨头支架安装底面的
全自由度约束。
(4)材料参数
磨头支架材料参数的选取对有限元分析的结果起着重要的作用，选用
的材料参数应与真实材料参数相符合，分析用到的材料和力学参数如下：
磨头支架材质为铸铁HT250，其材料属性为各项同性(I sotropi c)
并且是线弹性的(Li near Elast i c)。具体的材料参数如表3—2所述。
2、磨头支架的静力特性分析H
9’50 3
施加边界约束和受力条件后，由ANSYS系统对磨头支架进行受力分析
计算，得到磨头支架的应力和应变分布，再经后置处理，输出如图3一14
和图3—1 5所示的等效应变和应力云图。以此，对所设计的磨头结构进行
了校核和验证。对计算结果进行分析表明，磨头支架静力学性能满足设计
要求。
(1)应变分析
图3—1 4为磨头支架在载荷作用下的应变分布云图。由图示可见，在
(2)静力载荷作用下，磨头支架的最大应变发生在接触轮支架安装处，此处的
(3)最大变形为0．000775mm。
(4)
(5)幽3—1 4 磨头支架平均等效厦爻五图
(6)(2)应力分析
(7)图3—1 5表示磨头支架在静力载荷作用下的应力分布云图。从应力分
(8)布图可见，磨头支架产生的应力较小，最大应力发生在接触轮支架安装处，
(9)且最大应力为盯。。=38．63脚日。
3．4．4 磨头的模态分析H4·49
3
模态分析用于确定所设计的产品或部件的振动特性(固有频率和振
型)，它是机械结构所承受动态载荷特性的重要参数，同时也可作为动力学分析的依据，例如瞬态动力学分析、谐响应分析、谱分析等。
模态分析的作鬲可表现为以下三个方面：一是使结构避免共振或按特
定频率进行振动；二是了解结构对不同类型动力荷载的响应；三是有助于在其它动力学分析中估算求解控制参数。
本课题所设计的机床磨头的主要振源来自磨头电机，并且磨头电机悬
臂安装于磨头支架上，磨头电机的重力和振动直接影响磨头支架的使用寿命。因此，为了保证磨头的工作安全性，只考虑磨头支架的静刚度是不够的，还必须同时考虑磨头的动态特性，避免磨头与电机产生共振。当电机产生的激振频率与磨头结构的某一固有频率接近时，就有可能引起磨头的共振，从而产生很大的动应力，造成磨头结构的破坏或产生不允许的大变形，影响磨头的性能特征。因此，具有足够的葡力学和动力学特性是磨头设计的基本要求。
在模态分析中，使用已建立的有限元网格模型以及边界条件，采用Block Lanzcos法在0～400HZ频率范围内，提取磨头组件的前6阶模态，
其分析结果如表3—3所示，各阶振型如图3一l 6～图3—2 1所示。
绪论 随着市场上产品更新换代的加快和对零件精度提出更高的要求，传统机床已不能满足要求。数控机床由于众多的优点已成为现代机床发展的主流方向。它的发展代表了一个国家设计、制造的水平，在国内外都受到高度重视。 现代数控机床是信息集成和系统自动化的基础设备，它集高效率、高精度、高柔性于一身，具有加工精度高、生产效率高、自动化程度高、对加工对象的适应强等优点。实现加工机床及生产过程的数控化，已经成为当今制造业的发展方向。可以说，机械制造竞争的实质就是数控技术的竞争。 本课题的目的和意义在于通过设计中运用所学的基础课、技术基础课和专业课的理论知识，生产实习和实验等实践知识，达到巩固、加深和扩大所学知识的目的。通过设计分析比较机床的某些典型机构，进行选择和改进，学习构造设计，进行设计、计算和编写技术文件，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计学习查阅有关设计手册、设计标准和资料，达到积累设计知识和提高设计能力的目的。通过设计获得设计工作的基本技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造一定的条件。
一、设计题目及参数 1.1 题目 本设计的题目是数控车床的主轴组件的设计。它主要由主轴箱，主轴，电动机，主轴脉冲发生器等组成。我主要设计的是主轴部分。 主轴是加工中心的关键部位，其结构优劣对加工中心的性能有很大的影响，因此，在设计的过程中要多加注意。主轴前后的受力不同，故要选用不同的轴承。 1.2参数 床身回转空间400mm 尾架顶尖与主轴端面距离1000mm 主轴卡盘外径Φ200mm 最大加工直径Φ600mm 棒料作业能力50～63mm 主轴前轴承内和110～130mm 最大扭矩480N·m 二、主轴的要求及结构 2.1主轴的要求 2.1.1旋转精度 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷，低转速的条件下，主轴前端工件或刀具部位的径向跳动和轴向跳动。 主轴组件的旋转精度主要取决于各主要件，如主轴、轴承、箱体孔的的制造，装配和调整精度。还决定于主轴转速，支撑的设计和性能，润滑剂及主轴组件的平衡。 通用（包括数控）机床的旋转精度已有标准规定可循。 2.1.2 静刚度 主轴组件的静刚度（简称刚度）反映组件抵抗静态外载荷变形的能力。影响主轴组件弯曲刚度的因素很多，如主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号，数量，配置形式和预紧，前后支撑的距离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组件的制造和装配质量等。 各类机床主轴组件的刚度目前尚无统一的标准。 2.1.3抗振性 主轴组件工作时产生震动会降低工件的表面质量和刀具耐用度，缩短主轴轴承寿命，还会产生噪声影响环境。 振动表现为强迫振动和自激振动两种形式。
XX大学 毕业设计(论文) 加工中心XY向进给系统结构设计 所在学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
摘要 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床可进行荒加工、粗加工、精加工和超精加工，可以进行各种高硬、超硬材料的加工，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。 磨床可以加工各种表面，如内、外圆柱面和圆锥面、平面、渐开线齿廓面、螺旋面以及各种成形表面。磨床的种类很多，按其工作性质可分为：外围磨床、内圆磨床、平面磨床，工具磨床以及一些专用磨床。如螺纹磨床、球面磨床、花键磨床、导轨磨床与无心磨床等。导轨磨床就是一种按照工作性质划分出来的磨床。 本文主要是对导轨磨床进行设计与研究。 关键词：导轨磨床，磨床，磨床设计
Abstract The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. The grinder can be hogging machining, rough machining, finish machining and ultra precision machining, can be a variety of high hard, superhard materials processing, can also be grinding tool and cutting process, a very wide range of. The grinder can process a variety of surfaces, such as inner, outer cylindrical surface and a conical surface, plane, tooth profile of involute spiral surface and various surface, forming surface. Grinder of many types, according to the nature of their work can be divided into: external grinder, internal grinder, surface grinder, grinding machine tools and some special grinding machine. Thread grinder, grinding machine, such as spherical spline grinding machine, grinder and centerless grinder. Rail grinding machine is a kind of according to the nature of the work out of the grinder. This paper is mainly about the design and research of guideway grinder. Key Words:Rail grinding machine, grinding machine, grinding machine design
数控车床自动回转刀架结构设计
设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖 圆盘1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆
目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (3) 2.2设计参数 (3) 2.3.其它要求 (5) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (5) 3.1进给系统机械结构改造设计 (5) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (6) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10) 4步进电动机的计算与选型 (13) 4.1步进电动机选用的基本原则 (13) 4.1.1步距角α (13) 4.1.2精度 (14) 4.1.3转矩 (14) 4.1.4启动频率 (14) 4.2步进电动机的选择 (14) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (14) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (14) 5电动刀架的选择 (15) 6控制系统硬件电路设计 (15) 6.1控制系统的功能要求 (16) 6.2硬件电路的组成： (16) 6.3电路原理图 (16) 6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。7总结 .. (18) 8参考文献 (18)
1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm 9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变 速信号 10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关 12) 数控系统可与PC 机串行通讯 13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码 01.0=x δ02.0=z δ
第一节机械结构的主要特点与基本要求 一、数控机床对机械结构的基本要求 从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。 从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。 综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。 二、数控机床机械结构构成 典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。 数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。 和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。 数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。 根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。
SGN30130A 数控龙门导轨磨床使用说明书 最大磨削宽度: 3000 ㎜ 最大磨削长度：13000 ㎜ 出厂编号： 中华人民共和国 威海华东数控股份有限公司
页 目录 页次 前言 (2) 1.注意事项 (3) 2.机床外形图和平面布臵图……………………………3~6 3.主要用途和适用范围 (7) 4.工作条件和工作环境 (7) 5.主要规格及技术参数…………………………………7~9 6.机械传动系统………………………………………….9~15 7.液压系统………………………………………………16~22 8.冷却系统 (23) 9.润滑系统……………………………………………….23~26 10.机床的吊运…………………………………………….27~33 11.机床的安装和调整…………………………………….34~39 12.机床的维护和保养 (40) 13.附件……………………………………………………. 41~42 14.特殊砂轮尺寸 (43) 15.地脚螺栓专用套 (44)
页 前言 本机床使用说明书向您作系统介绍，通过详细地阅读，将帮助您掌握使用操作、维修和保养等方法。 我们以极其谨慎的态度和以最高精度的要求制造机床。我们生产的机床不仅性能好和磨削精度高，而且用途广泛。希望您在使用操作之前熟悉和掌握我们提出的所有细则，以确保您的数控龙门平面磨床的使用精度始终可靠。 如果您遇到自己无法克服的困难，请求助于我们售后服务部门的工程技术人员，他们将以极大的热忱协助您解决问题。 祝您工作称心如意！
页 1.注意事项 1.1 开箱验收： 机床开箱后应按装箱单清点主机及所有附件，如与装箱单不符，请向我厂经营部门联系。 1.2安装须知： 机床安装前必须充分了解使用说明书中有关环境、安装、调整、操作等细则。以确保您使用的机床始终可靠。在正常运输、安装、使用和保养条件下，如发现制造质量问题，请在用户收货之日起一年内向我厂质量检查部门反映，以便及时处理所遇到的问题。 1.3安全事项： 1.3.1机床安装前必须注意机床电气（电压频率）电流，电气设备设计允许有 5％的电压变化，大大超出此范围可能会严重损坏电气设备。 1.3.2万能磨头、横梁向上移动时，万能磨头顶部严禁碰撞悬臂。 1.3.3操作者要穿紧身的工作服，以确保行动灵活，尽快脱离危险区，同时也要避免冷却液喷溅。操作者在磨削工件时，特别是在修整砂轮时要戴安全眼镜。 1.3.4在机床起动之前和工作时，必须做到： ……砂轮安装前必须确定主轴旋转方向 ……砂轮活动板紧固后，才能启动砂轮旋转 ……砂轮旋转时，严禁打开活动板 ……根据砂轮直径及砂轮线速度要求，确定主轴转速。砂轮线速度不得超过35m/s 1.3.5在机床起动之前和工作时，不要进入可能发生挤压的位置，下列挤压位置需特别引起注意： ……位于周边磨头和万能磨头之间（特别是当主轴旋转时） ……位于磨头移动范围和操作台之间 ……位于磨头和工件之间 ……位于砂轮防护罩和修整器之间 ……位于横梁和工件之间 ……位于横梁和工作台之间 ……位于床身和回水槽之间 ……位于横梁下方 ……位于工作台后挡板与横梁、立柱后侧之间 1.3.6登高（顶梁）时必须带安全带 1.4使用须知： 使用本机床前应了解所提供的技术数据及相关使用说明书，工件磨削不得超过极限磨削高度、宽度、长度及容许的最大工件重量。周边磨头主轴电机最大切削功率N ＝30kW。 2.机床外形图和平面布臵图（见图1、图2、图3）
哈尔滨理工大学课程设计说明书 设计题目：数控车床自动回转刀架结构 设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期： 设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为 90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的
目录 目录----------------------------------------------------------------1 第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2 1.1概述-----------------------------------------------------------2 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2 1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3 第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5 2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5 2.2轴承的选用------------------------------------------------------7 第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8 第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8 4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9 4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10 第5节结论---------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------14
目录 1 数控车床的加工特点分析 (1) 1.1 数控车床的优点 (1) 1.2 数控车床加工特点 (1) 1.3 适合数控车床加工的零件 (2) 2 总体方案设计 (3) 2.1 主传动的组成部分 (4) 2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 (5) 2.3 机床参数的拟定 (5) 2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 (8) 3 机床主传动设计 (10) 3.1 主要技术参数的确定 (10) 3.2 电动机的选择 (18) 3.3 齿轮传动的设计计算 (19) 3.4 轴的设计计算 (21) 4 横向进给系统的设计计算 (33) 4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 (33) 4.2 步进电机的选择 (37) 5.1 绘制控制系统结构框图 (40) 5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 (41) 5.3 存储器扩展电路设计 (41) 5.４I/O接口电路及辅助电路设计 (42) 参考文献 (47) 致谢 (48) 附录 (49)
1 数控车床的加工特点分析 1.1 数控车床的优点 数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点： （1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。 （2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。 （3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。 1.2 数控车床加工特点 （1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。 （2）加工零件精度高、质量稳定。数控车床的定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。 （3）生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合效率明显提高。 （4）便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 （5）可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。
学号： 毕业设计说明书 G RADUATE D ESIGN 设计题目：数控车床结构设计 学生姓名 专业班级： 学院： 指导教师：
2007年6 月20 日 目录 摘要 ..................................................................................................................... １Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。 1 绪论 (3) 1.1 前言 (3) 1.2 问题的提出 (4) 1.3 文献综述 (4) 1.3.1 国内外数控技术的发展概况 (4) 1.3.2 我国数控技术的发展趋势 (6) 1.4 本课题研究的目的及意义 (8) 2 数控车床的总体设计方案 ................................................... 错误！未定义书签。 2.1 数控车床的组成、布局和特点 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 数控车床的结构组成 ....................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 数控车床的布局 ............................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 数控车床的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计方法和特点 ...................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 数控车床的设计方法 ....................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 设计方法的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计步骤 .................................................. 错误！未定义书签。 2.3.1 主要技术指标设计 ........................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 总体方案设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3 数控车床的具体设计 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.1 床身的设计 .................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.1床身的肋板布置和结构形状 .............................. 错误！未定义书签。 3.1.2床身的支撑 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3床身的材料 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 工作台的设计 .............................................................. 错误！未定义书签。
中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告重庆大学网络教育学院 学生毕业设计(论文)开题报告 一、课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析): 课题研究的目的: 本课题是以数控车床为研究目标，从其主轴箱及主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析的几个方面进行研究。为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据通过本课题的研究，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。 国内外相关研究现状和发展趋向 (一)国内外数控机床现状: 近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。 与国外的数控机床相比，我国数控机床还存在以下几方面的问题: 产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。
自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重 1 组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。 功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件(主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等)在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。 (二)数控机床发展趋势: 高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势。主要表现在: ;被更多人接受，1. 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。
设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁紧与定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖圆盘 1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆 柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆盘1就通过圆柱销2使得上刀体4转动起来（此时端面齿已完全脱开）。
哈尔滨理工大学 课程设计说明书 设计题目：数控车床自动回转刀架结 构设计 班级： 学号： 姓名： 指导老师： 日期：设计任务 题目：数控车床自动回转刀架结构设计 任务：设计一台四工位立式回转刀架，适用于C616或C6132经济型数空车床。要求绘制自动回转刀架的机械结构图。推荐刀架所用电动机的额定功率为90W，额定转速1480r/min，换刀时要求刀架转动的速度为40r/min，减速装置的传动比为i=37。 总体结构设计 1、减速传动机构的设计 普通的三项异步电动机因转速太快，不能直接驱动刀架进行换刀，必须经过适当的减速。根据立式转位刀架的结构特点，采用蜗杆副减速时最佳选择。蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，保证传动精度和平稳性，并且具有自锁功能，还可以实现整个装置的小型化。 2、上刀体锁紧与精定位机构的设计 由于刀具直接安装在上刀体上，所以上刀体要承受全部的切削力，其锁紧与定位的精度将直接影响工件的加工精度。本设计上刀体的锁进玉定位机构选用端面齿盘，将上刀体和下刀体的配合面加工成梯形端面齿。当刀架处于锁紧状态时，上下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴旋转；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位动作。 3、刀架抬起机构的设计 要想使上、下刀体的两个端面齿脱离，就必须设计适合的机构使上刀体抬起。本设计选用螺杆-螺母副，在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆-涡轮带动蜗杆绕中心轴转动时，作为螺母的上刀体要么转动，要么上下移动。当刀架
处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，所以螺杆的转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就与螺杆一起转动。 设计螺杆时要求选择适当的螺距，以便当螺杆转动一定的角度时，使得上刀梯与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。 下图为自动回转刀架的传动机构示意图，详细的装配图在一号图纸上。 三、自动回转刀架的工作原理 自动回转刀架的换刀流程如下图。 图上表示自动回转刀架在换刀过程中有关销的位置。其中上部的圆柱销2和下部的反靠销6起着重要作用。 当刀架处于锁紧状态时，两销的情况如图A所示，此时反靠销6落在圆盘7的十字槽内，上刀体4的端面齿和下刀体的端面齿处于啮合状态（上下端面齿在图中未画出）。 需要换刀时，控制系统发出刀架转位信号，三项异步电动机正向旋转，通过蜗杆副带动蜗杆正向转动，与螺杆配合的上刀体4逐渐抬起，上刀体4与下刀体之间的端面齿慢慢脱开；与此同时，上盖圆盘1也随着螺杆正向转动（上盖圆盘1通过圆柱销与螺杆联接），当转过约1700时，上盖圆盘1直槽的另一端转到圆柱销2的正上方，由于弹簧3的作用，圆柱销2落入直槽内，于是上盖圆盘1就通过圆柱销2使得上刀体4转动起来（此时端面齿已完全脱开）。 上盖圆盘1、圆柱销2以及上刀体4在正转的过程中，反靠销6能够从反靠圆盘7中十字槽的左侧斜坡滑出，而不影响上刀体4寻找刀位时的正向转动。 上刀体4带动磁铁转到需要的刀位时，发信盘上对应的霍尔元件输出低电平信号，控制系统收到后，立即控制刀架电动机反转，上盖圆盘1通过圆柱销2 带动上刀体4开始反转，反靠销6马上就会落入反靠圆盘7的十字槽内，至此，完成粗定位。此时，反靠销6从反靠圆盘7的十字槽内爬不上来，于是上刀体4停止转动，开始下降，而上盖圆盘1继续反转，其直槽的左侧斜坡将圆柱销2 的头部压入上刀体4的销空内，之后，上盖圆盘1是下表面开始与圆柱销2的头部滑动。再次期间，上、下刀体的端面齿逐渐啮合，实现精定位，经过设定的延时时间后，刀架电动机停转，整个换刀过程结束。 由于蜗杆副具有自锁功能，所以刀架可以稳定地工作。 蜗杆-涡轮减速销连接 主要传动部件的设计 1.蜗杆副的设计计算
本科毕业设计（论文）通过答辩 摘要 数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提，也是设计一款数控车床的基本。基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点，对于系统部件也作了介绍。 关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统
本科毕业设计（论文）通过答辩 第 页 2 Abstract Numerical-controlled Lathe is a electromechanical integration product,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism 、 electric 、hydraulic 、 pressure,pneumatic 、 electrino 、information and so on. It is main working machine and possesses high precision 、 high efficiency 、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlled Lathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlled Lathe is one of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop. Therefore study the structure and working principle is the premise of operate 、maintain 、improve Numerical-controlled Lathe, also it is the basic of designing Numerical-controlled Lathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicses of Principal axis system 、Servo system and Tools system of Numerical-controlled Lathe according to this text, also made a introduction for the system parts. Keywords: NCLathe Principal axis system Servo system Tools system
数控机床的结构设计 摘要 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。关于其结构设计，主要从机械结构的要求、机构刚度、机床运动的抗震性、机床低速运动的平稳性与精度几个方面来展开研究。 关键词：结构、刚度、平稳性、精度 Abstract Nc machine tool is digital control machine tools (Computer numerical control machine tools) for short, is a kind of a program control system of automatic machine tools. On its structural design, mainly from the requirements of the mechanical structure, institutional rigidity, machine tool movement, machine tool at low speed vibration resistance movement stability and precision of the several aspects to study. Keywords: structure, stiffness, stability and accuracy 一、数控机床机械结构的要求 数控机床在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面与通用机床不同，随着生产力的增长，对数控机床的要求也逐步提高。对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求：1)由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2)为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3)为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。 根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 1.较高的机床静、动刚度 数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。 为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。 为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。